1、 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 行 业 研 究 东 兴 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 模拟芯片模拟芯片：龙头如何崛起？龙头如何崛起？ 2020 年 05 月 05 日 看好/维持 电子元器件电子元器件 行业行业报告报告 分析师分析师 刘慧影 电话： 邮箱：liuhy_ 执业证书编号：S02 研究助理研究助理 李美贤 电话：66554008 邮箱：limx_ 投资摘要： 市场对模拟芯片存在许多疑问，我们在本篇报告，回答了回答了以下三个问题以下三个问题： 模拟芯片的重要性何在模拟芯片的重要性何在？

2、所有数据的源头是模拟信号，模拟芯片是集成的模拟电路，用于处理广泛存在的模拟信号。现代的 电子系统，手机、数码相机、心电图仪、飞机系统、汽车倒车显示仪等，都离不开模拟芯片的运作。从 1958 年集成电路的诞 生，到 1968 年出现的第一个集成运放开始，再到 2018 年，模拟芯片已成为一个全球规模近 600 亿美元的产业。 成长逻辑：成长逻辑：如今的如今的模拟芯片龙头是如何崛起的模拟芯片龙头是如何崛起的？电子行业，一向是需求驱动技术进步。目前排名靠前的模拟芯片公司，基本 都是成立在集成电路诞生的 60 年代初和黄金的 90 年代，与集成电路行业共同成长，依靠对模拟技术的原始积累（Know-ho

3、w） 形成了核心竞争力。1）从下游来看，60-70 年代，在模拟芯片产业的起步阶段，工业领域对信号链的巨大需求，推动了早期 ADI、德州仪器等模拟巨头的成长。2）从产品来看，节电的需求推动电源管理芯片从一个 1 亿美元的小行业迅速发展为 250 亿美元的行业，德仪凭借电源管理方面的绝对优势，成长为如今的龙头。3）从生产模式来看，行业千差万别的需求推动了 ADI 逐步转向无晶圆厂模式，也促使了一批新 Fabless 厂家的蓬勃发展。 估值逻辑：估值逻辑：高估值高估值的模拟芯片公的模拟芯片公司有何特征司有何特征？纵观历史，我们发现，那些带来高净利润增长的模拟公司，市值往往有相近的 高增长。另外，对

4、于高增长、下游稳定的模拟芯片公司，往往拥有较高的估值。MPS（Monolithic Power System）专注工业 领域，同时产品主要是增长迅速的电源管理芯片，估值一直处于较高水平。 风险提示风险提示：宏观经济出现重大变化、研发进度不及预期。 P2 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 目目 录录 1. 模拟芯片的必要性模拟芯片的必要性 . 4 1.1. 模拟芯片是处理外界信号的第一关 . 4 1.2. 信号链和电源管理：两类重要的模拟芯片 . 7 1.3. 模拟芯片各细分市场中，龙头遥遥领先 . 9 2

5、. 成长逻辑：需求发展驱动模拟芯片三大变化成长逻辑：需求发展驱动模拟芯片三大变化.10 2.1. 下游变化：消费电子占信号链比重减小 .10 2.2. 产品结构变化：电源管理明显受益于消费电子和工业的增长 .13 2.3. 商业模式变化：应用型芯片的崛起降低自建厂房的重要性 .15 3. 估值逻辑：模拟芯片公司如何估值？估值逻辑：模拟芯片公司如何估值？.16 3.1. 指标：历史来看，PEG 相对较好.16 3.2. 什么公司值得高估值？ .17 4. 展望未来，中国能否出现下一个德展望未来，中国能否出现下一个德州仪器？州仪器？.18 4.1. 技术差距有望缩短 .18 4.2. 巨大市场提供

6、国产替代机遇 .18 5. 风险提示风险提示 .20 插图目录插图目录 图图 1： 模拟芯片是信号处理必不可少的一环模拟芯片是信号处理必不可少的一环 . 4 图图 2： 模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片，模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片，2018 年市场规模年市场规模 527亿美元亿美元. 5 图图 3： 从从 60年代至今，模拟芯片市场规模已发展至近年代至今，模拟芯片市场规模已发展至近 600亿美元亿美元 . 5 图图 4： 30年来，模拟芯片的市场份额逐渐向龙头集中年来，模拟芯片的市场份额逐渐向龙头集中 . 6 图图 5： 运放是许多模拟器件的基础，比如滤波器就是由运放和电阻组成运放是

7、许多模拟器件的基础，比如滤波器就是由运放和电阻组成 . 7 图图 6： 数据转换器包括数模转换器（数据转换器包括数模转换器（DAC）和模数转换器（）和模数转换器（ADC） . 7 图图 7： 电路中常见的电源管理需求电路中常见的电源管理需求. 8 图图 8： 稳压是电路的基本功能稳压是电路的基本功能. 8 图图 9： 电源管理芯片应用领域广泛电源管理芯片应用领域广泛. 9 图图 10： LDO 和和 DC-DC转换器是常见的两类电源管理芯片转换器是常见的两类电源管理芯片 . 9 图图 11： 模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片 . 9 图图 12： 2015年

8、运算放大器市场格局年运算放大器市场格局 .10 图图 13： 2018年电源管理年电源管理市场份额市场份额 .10 图图 14： 2010年数据转换器市场份额年数据转换器市场份额 .10 图图 15： 数据转换器龙头亚德诺份额逐渐扩大数据转换器龙头亚德诺份额逐渐扩大 .10 图图 16： 在在 2000年，消费电子市场曾支撑年，消费电子市场曾支撑 ADI 四分之一的营收四分之一的营收 . 11 图图 17： 运放下游市场中，消费电子仅占运放下游市场中，消费电子仅占 8% . 11 图图 18： 数据转换器下游数据转换器下游市场中，消费电子占比较小市场中，消费电子占比较小 . 11 图图 19：

9、 飞机上具有多个传感器，需要大量的信号链产品处理交互的需求飞机上具有多个传感器，需要大量的信号链产品处理交互的需求 .12 图图 20： 消费电子市场，信号链产品主要走消费电子市场，信号链产品主要走“更高集成度、更小尺寸更高集成度、更小尺寸”的路线的路线 .12 qRsNoOsOrMoQtRmNuMoPoN7N8Q6MoMoOpNoOfQpPsPeRoOsN8OpPzQuOrQzQvPmRuN 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ P3 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 图图 21： 运算放大器占模拟芯片比例减少运算放大器占模拟芯片比例减少

10、.13 图图 22： 从从 80年代开始，数模转换器占模拟芯片比例减少年代开始，数模转换器占模拟芯片比例减少.13 图图 23： 从从 80年代开始，电源管理占模拟芯片比例大幅增加年代开始，电源管理占模拟芯片比例大幅增加.14 图图 24： 标准型模拟芯片出货量大于应用型标准型模拟芯片出货量大于应用型 .15 图图 25： 市场规模上，应用型模拟芯片大于标准型市场规模上，应用型模拟芯片大于标准型 .15 图图 26： ADI 的资本支出占经营性现金流比重减少的资本支出占经营性现金流比重减少 .16 图图 27： TI 三个阶段的市值增长与净利三个阶段的市值增长与净利 CAGR相关性同样较强相关

11、性同样较强.17 图图 28： ADI 三个阶段的市值增长与净利三个阶段的市值增长与净利 CAGR相关性较强相关性较强.17 图图 29： MPS 市值稳步增长市值稳步增长.18 图图 30： 亚德诺早期发展依赖于政府营收亚德诺早期发展依赖于政府营收 .19 图图 31： 中国为全球半导体最大市场中国为全球半导体最大市场 .19 表格目录表格目录 表表 1： 2018年，前年，前 10大模拟芯片公司市占率超大模拟芯片公司市占率超 50% . 5 表表 2： 前前 10大模拟芯片公司擅长领域大模拟芯片公司擅长领域 . 6 表表 3： 手机内各功能模块需要不同的电源管理器件配合手机内各功能模块需要

12、不同的电源管理器件配合 .14 表表 4： 本土模拟本土模拟芯片厂商代表芯片厂商代表.20 P4 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 1. 模拟芯片的必要性模拟芯片的必要性 1.1. 模拟芯片是处理外界信号的第一关模拟芯片是处理外界信号的第一关 所有数据的源头是模拟信号，所有数据的源头是模拟信号，模拟芯片是集成的模拟电路模拟芯片是集成的模拟电路，用于，用于处理处理模拟模拟信号。信号。模拟信号是在时间和幅值上 都连续的信号，数字信号则是时间和幅值上都不连续的信号。外界信号经传感器转化为电信号后，是模拟信 号，

13、在模拟芯片构成的系统里进行进一步的放大、滤波等处理。处理后的模拟信号既可以通过数据转换器输 出到数字系统进行处理，也可以直接输出到执行器。 常见的数模混合系统包括：消费领域的手机、个人电脑、数码相机、麦克风、扬声器等，工业领域的温度检 测器、心电图仪、飞机系统，汽车领域的倒车显示仪等，模拟芯片无处不在。 图图1：模拟芯片模拟芯片是信号处理必不可少的一环是信号处理必不可少的一环 资料来源：模拟电子电路, 东兴证券研究所 信号以电的形式传递，根据电流/电压的强弱分成两类模拟信号，弱电和强电。信号链产品负责对弱电进行处 理。电源管理产品主要对强电进行处理，亦处理弱电。 全球模拟芯片市场空间近全球模拟

14、芯片市场空间近 600 亿美元。亿美元。全球集成电路市场 3402 亿美元，模拟电路占 15%。模拟电路中，信 号链市场 143 亿美元，电源管理市场 216 亿美元。从 1968 年出现的第一个集成运放开始，到 2018 年，模 拟芯片已成为一个全球规模近 600 亿美元的产业。 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ P5 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 图图2：模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片，2018年年市市 场规模场规模 527亿美元亿美元 图图3：从从 60 年代至今，年代至今，模拟芯片模拟芯片

15、市场规模已发展至近市场规模已发展至近 600 亿美元亿美元 资料来源：WSTS，东兴证券研究所 资料来源：ADI，Gartner，WSTS，SIA，东兴证券研究所 目前，目前，前前 10 大大模拟芯片公司占据模拟芯片公司占据过半过半的的市场市场份额份额。2018 年，前 10 大模拟芯片公司分别为德州仪器（TI） 、 亚德诺 （ADI） 、 英飞凌 （Infineon） 、 思佳讯 （Skyworks） 、 意法半导体 （ST Microelectronics） 、 恩智浦 （NXP） 、 美信（Maxim） 、安森美（On Semi） 、微芯科技（Microchip）和瑞萨（Renesas）

16、 。其中，德州仪器擅长电 源管理， 是该领域的龙头； ADI 以运算放大器起家， 是数据转换器龙头， 在运放、 电源管理的市场份额靠前。 英飞凌是从西门子集团中剥离，独立上市的半导体企业。目前排名靠前的模拟芯片公司，基本都是成立在集 成电路诞生的 60 年代初和黄金的 90 年代，与集成电路行业共同成长，包括现龙头德州仪器（1930） 、曾经 的龙头国民半导体（1959） ，以及目前的次席亚德诺（1965）等，依靠对模拟技术的原始积累（Know-how） 形成了核心竞争力。 表表1：2018 年年，前前 10大大模拟芯片公司模拟芯片公司市市占占率超率超 50% 2018 公司 公司 中文名中文

17、名 成立时间成立时间 市占率市占率 营收（亿美元）营收（亿美元） 净利润率净利润率 P/E 1 TI 德州仪器 1930 18% 108 35% 24 2 ADI 亚德诺 1965 8% 55 24% 23 3 Infineon 英飞凌 1999 6% 38 14% 32 4 Skyworks Solutions 思佳讯 1962 6% 37 24% 18 5 ST Microelectronics 意法半导体 1987 5% 32 13% 23 6 NXP 恩智浦 2006 4% 26 24% 12 7 Maxim 美信 1983 4% 21 19% 21 8 On Semi 安森美 199

18、9 3% 20 11% 23 9 Microchip 微芯科技 1989 2% 14 6% 50 10 Renesas 瑞萨 2002 1% 9 7% 16 资料来源：ADI，Gartner，SIA，WSTS、东兴证券研究所 在前十大模拟芯片公司中，德州仪器是第一个制造出集成电路的公司，在电源管理和运算放大器这两个领域 处于龙头地位，下游市场集中于工业和汽车电子市场。次席亚德诺是多年的数据转换器龙头，目前专注于工 业和通信市场。英飞凌是著名的汽车电子厂商，在电源管理和功率半导体中排名靠前。思佳讯则是一家专注 射频领域的模拟厂家，射频芯片巨头之一，主要客户为苹果等消费电子厂商，以及通信设备厂商供

19、货。恩智 0.9 1.2 4.6 588 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 100 200 300 400 500 600 700 市场规模 增速 P6 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 浦、安森美、瑞萨均是实力较强的汽车电子厂商，美信则更专注于工业领域，微芯科技在模拟产品外，较为 偏重于数字领域的 MCU。 表表2：前前 10 大模拟芯片大模拟芯片公司擅长领域公司擅长领域 2018 公司 公司 中文名中文名 专长领域专长领域 主要下游市场主要下游市场 1 TI 德州仪器 电源

20、管理及运算放大器龙头 工业、汽车电子 2 ADI 亚德诺 数据转换器龙头 工业、通信 3 Infineon 英飞凌 电源管理、功率半导体 汽车电子 4 Skyworks Solutions 思佳讯 射频开关、射频滤波器、射频功放 消费电子、通信 5 ST Microelectronics 意法半导体 电源管理、传感器 工业、汽车电子 6 NXP 恩智浦 安全认证、微控制器、RF 电源 汽车电子 7 Maxim 美信 微控制器 工业 8 On Semi 安森美 电源管理、功率半导体 汽车电子 9 Microchip 微芯科技 微处理器、微控制器 通信、汽车电子 10 Renesas 瑞萨 微控制

21、器 汽车电子 资料来源：东兴证券研究所 行业格局行业格局“一超一超 N 强强”，龙头以外竞争分散。，龙头以外竞争分散。在模拟芯片领域，德州仪器是当之无愧的龙头，市场份额 18%， 从 04 年以来便稳居第一。而从行业第二名到第十名份额均只有个位数，份额均较为接近。其中，第二名的 亚德诺是通过在 2017 年收购产品线类似的凌特（Linear Tech） ，超越英飞凌成为行业第二。因此，模拟芯片 行业的竞争较为分散，是“一超（德州仪器）”和“N 强（亚德诺、英飞凌、意法半导体等）”的格局。 行业并购不断，竞争格局走向集中。行业并购不断，竞争格局走向集中。1990 年，德州仪器还不是模拟芯片的龙头

22、，模拟芯片行业竞争高度分 散，排名第一的国民半导体市占率仅 7%，与前十名剩下的公司份额相近。然而到了 2002 年，意法半导体跃 居第一，并占有了 10%以上的市场。2004 年开始，德州仪器开始稳居第一，份额遥遥领先。同时，排名靠 后的公司通过不断地合并和收购，获取了更大的市场份额。重要的收购包括：国民半导体被德州仪器收购 （2011） ，飞思卡尔从摩托罗拉分离、最后被恩智浦收购（2015） ，仙童半导体被安森美收购（2016） ，Intersil 被瑞萨收购（2016） ，凌特被亚德诺收购（2017） 。可以看到，近 30 年来，整个模拟芯片行业不断地整合， 龙头市占率不断提高，行业不断

23、走向集中。 图图4：30 年来，模拟芯片的市场份额逐渐向龙头集中年来，模拟芯片的市场份额逐渐向龙头集中 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ P7 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 资料来源：WSTS，Dataquest，东兴证券研究所 1.2. 信号链和电源管理：两类重要的模拟芯片信号链和电源管理：两类重要的模拟芯片 信号链产品主要包括运算放大器和数据转换器，处理信息交互的需求。在数模混合的系统中，一个完整的信 号处理过程如下： 传感器传感器：通过传感器获取外界原始的物理信号，典型的包括声音、图像、温度、湿度、压力等，并转换 成于这些物理信

24、号相对应的连续时间模拟信号，典型形式为电压/电流。 放大器、滤波器放大器、滤波器：通过由放大器和滤波器构成的信号调理单元对模拟信号进行处理。放大器的作用是将 微弱的模拟小信号进行放大， 以适配到 ADC 的满量程输入范围； 滤波器的作用主要是对信号进行带限， 目的是满足奈奎斯特采样定理的要求。 数据转换器数据转换器：通过 ADC 将处理后的电压/电流信号转换为所对应的离散数字量，提供给后续数字单元进 行处理。 数字处理数字处理：由数字处理系统（MCU、DSP 或 FPGA）对离散数字量进行数字化处理，它通常用于实现 数字信号处理算法。 数据转换器数据转换器： 数字处理系统处理完以后的离散数字量

25、送到了 DAC。 通过它， 再次转换成连续的模拟信号。 滤波器滤波器：由于 DAC 输出的信号中含有“台阶”型的高频分量，因此需要使用重构滤波器进行进一步处理滤 除高频噪声，最终得到重构后的模拟输出信号。 其中，最重要的是运算放大器和数据转换器。 运算放大器是模拟电路的运算放大器是模拟电路的“基础积木基础积木”，应用极，应用极为广泛。为广泛。运算放大器是指对模拟信号进行相加、积分等运算的 放大电路，常用于将微弱的小信号放大成大信号。同时，运算放大器是构成许多模拟器件的基础，数模转换 器、电流-电压转换器、滤波器、比较器、线性稳压器等都需要运放。可以说，运算放大器是模拟电路的“基 础积木” 。

26、数据数据转换器转换器是是连接模拟与数字系统的桥梁连接模拟与数字系统的桥梁， 必不可少， 必不可少。 模数转换器 （ADC） 负责将模拟信号转换成数字信号， 数模转换器（DAC）负责将数字信号转换为模拟信号。传感器把真实世界的温度、压力、声音等转换成电信 号， 这些信号大多为模拟信号， 无法被数字系统识别与处理。 只有通过 ADC 的转换才能被 MCU 采集并处理。 另外， 扬声器等都需要模拟信号输入才能工作， 所以需要 DAC 把数字系统输出的数字信号转换成模拟信号。 因此，只要涉及数字处理，就一定要有数据转换器。 图图5：运放是许多模拟器件的基础，比如运放是许多模拟器件的基础，比如滤波器就是

27、滤波器就是由由运放运放 和和电阻电阻组成组成 图图6：数据转换器包括数模转换器（数据转换器包括数模转换器（DAC）和模数转换器）和模数转换器 （ADC） P8 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 模拟芯片产业：龙头如何崛起？ 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 资料来源：东兴证券研究所 资料来源：东兴证券研究所 电源电源管理是电子电路必要需求管理是电子电路必要需求。 只要是电子系统， 均需要电源供电， 常见的供电电源有电源适配器、 蓄电池、 等。根据输入输出电流类型，我们可以将电源管理器分为 4 大类型：AC-DC（整流） 、AC-AC（变频等） 、 DC-DC（斩波） 、DC-AC（逆变） 。 图图7：电路中常见的电源管理需求电路中常见的电源管理需求 资料来源：开关电源原理与设计，东兴证券研究所 开关整流器（开关整流器（ACDC）主要负责将交流电转换成直流电，常见的有笔记本电脑的电源适配器。 交流交流交流变频器 （交流变频器 （ACAC） 负责将某个频率